(57)【要約】【課題】  通常の画素間幅で形成された画素電極上に微細加工が行い易い薄い膜厚の補助画素電極を、その画素間幅を狭くした状態で形成することにより、開口率及び反射率を大幅に向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】  アルミニウム含有金属よりなる画素電極１２と画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板１４と、対向電極１６が形成された透明基板３４とを、画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶ＬＣを挟んで接合してなる液晶表示装置において、画素電極上に、画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅Ｌ１，Ｌ２が狭くなされ、且つ画素電極よりも薄くなされたアルミニウム含有金属よりなる補助画素電極５０を形成する。これにより、開口率及び反射率を大幅に向上させる。【選択図】  図１
2007025487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、
前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされ、且つ前記画素電極よりも薄くなされたアルミニウム含有金属よりなる補助画素電極を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、
前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされ、且つ前記画素電極よりも薄くなされた銀合金膜よりなる補助画素電極及び画素保護膜を順次積層して形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極同士の間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、
表面全体に前記画素電極より薄くアルミニウム含有金属膜を形成する工程と、
前記アルミニウム含有金属膜を、薄いマスクを用いてパターン化することにより前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされた補助画素電極を形成する工程と、
前記補助画素電極の形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極同士の間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、
表面全体に前記画素電極より薄く銀合金膜及び保護膜を順次積層して形成する工程と、
前記銀合金膜と保護膜とを、薄いマスクを用いてパターン化することにより前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされた補助画素電極と画素保護膜とを形成する工程と、
前記補助画素電極と画素保護膜とが形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプロジェクタ等の大画面ディスプレイに用いる反射型の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、屋外公衆用や管制業務用のディスプレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディスプレイ、或いは投射プロジェクタ等のように、映像を大画面に表示するための投射型表示装置の要望が高まっている。その投射型表示装置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、双方の方式とも、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、すなわち、液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置に読み出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて画素単位で変調することにより投射光を得るようになっている（例えば特許文献１、２、３）。
【０００３】
ここで反射型の液晶表示装置を用いた一般的な投射プロジェクタの一例を説明する。図８は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図９は１つの画素の等価回路図、図１０は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。図８において、このプロジェクタは、読み出し光Ｌを発生する光源２と、内部に液晶が封入されて画像信号に応じて読み出し光Ｌを変調させて反射する液晶表示装置４と、上記光源２からの読み出し光Ｌを偏光させて上記液晶表示装置４に向けて反射させると共に、上記液晶表示装置４からの変調された反射光を透過する偏光ビームスプリッタ６と、この偏光ビームスプリッタ６を透過した光を投射する投射レンズ８とよりなり、この投射レンズ８からの光をスクリーン１０上に投射することにより、このスクリーン１０に画像を表示するようになっている。
【０００４】
上記液晶表示装置４は、表面にマトリックス状に反射型の複数の画素電極（反射電極）１２が設けられた駆動基板１４と、共通になされた透明な対向電極１６との間に液晶ＬＣを封入して構成されており、結果的に複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。従って、上記各画素電極１２は、所定の画素間幅だけ離間させて縦横方向へマトリックス状に配列される。
図９は１つの画素の等価回路図を示しており、１つの画素は例えばＣＭＯＳトランジスタよりなるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジスタＴｒのドレインＤに接続される保持容量Ｃとを有し、上記ドレインＤは画素電極１２にも接続されている。
【０００５】
そして、上記スイッチングトランジスタＴｒのソースＳは、画像信号が伝送される信号線１８に接続され、ゲートＧはゲート線２０に接続される。これにより、信号線１８に画像信号を印加した状態で、ゲート線２０によりゲートＧをオンしてこの画素を周期的に選択することにより、上記画像信号は保持容量Ｃに蓄積され、ゲートＧをオフしても所定の時間はこの保持容量Ｃに蓄積された電荷が画素電極１２に供給されて、この画素の液晶ＬＣを駆動表示することになる。
【０００６】
ここで図１０を参照して液晶表示装置４の断面構造について説明する。前述したように、この液晶表示装置４は、駆動基板１４と、対向電極１６と、これらの間に封入された液晶ＬＣとを有している。具体的には、上記駆動基板１４は、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板２２を有しており、この表面にソースＳ、ドレインＤ、ゲートＧよりなるスイッチングトランジスタＴｒが形成され、このトランジスタＴｒに隣接して保持容量Ｃを形成し、これにより上記画素電極１２を駆動する駆動回路を構成している。
【０００７】
また、上記駆動基板１４の表面（上面）には、複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、隣り合う画素電極２同士間には僅かな隙間２４が設けられており、互いに絶縁状態になされている。この隙間２４の幅が画素間幅となる。そして、この画素電極２の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ａを介して配線も兼ねる遮光層２６が設けられており、上記隙間２４を介して半導体基板２２側へ入ってくる侵入光をできるだけ遮断するようになっている。この遮光層２６は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により形成される。
【０００８】
また上記遮光層２６の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ｂを介して配線層３０が形成されている。当然のこととして、上記配線層３０は複数に分割されており、一部は信号線１８（図９参照）としてソースＳに接続され、他の一部はドレインＤと保持容量Ｃとを接続すると共に、上記遮光層２６を介して画素電極１２へも接続している。そして、上記画素電極２の上面には配向膜３２が形成されている。
【０００９】
一方、上記対向電極１６は、例えば透明なガラス板よりなる透明基板３４の表面に形成されており、この対向電極１６の表面（図中下側）にも配向膜３６が形成されている。そして、上述のように形成された画素電極１２はこの駆動基板１４と対向電極１６付きの透明基板３４との間にスペーサ（図示せず）を介して液晶ＬＣを封入して液晶表示装置を形成している。そして、上記反射方式の液晶表示装置は、スイッチングトランジスタＴｒや保持容量Ｃ等の駆動回路を画素電極１２の下に形成できるため透過方式の液晶表示装置と比較して開口率（表示領域全面に対する光変調に係わる画素領域の占める割合）を大きくとることができ、この効果は画素の大きさが小さくなる程、顕著になる。しかし、この反射型の液晶表示装置でも画素電極同士は互いに隙間２４を隔てて形成しなればならず、原理的にも開口率を１００％にすることはできない。例えば、実際の液晶表示装置では画素電極１２同士間の隙間２４の間隔（画素間幅）Ｌ１は０．５〜１μｍ程度であり、画素ピッチが１０μｍ程度になると、単純に開口率を計算しても８１〜９０％程度となる。
【００１０】
また、このような液晶表示装置では、画像品質の向上を目的として、次のような平坦化処理が行われる場合が多い。すなわち、図１１は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を拡大したものを示し、図１０中のＡ部の拡大図を示している。ここで、図１１（Ａ）に示すように、画素電極１２はパターンニングにより形成されたものであり、画素間に高さＨ１が２００〜３００ｎｍ程度の段差がある。そして配向膜３２を形成して、このまま基板として用いて液晶表示装置を組み立てても良いが、段差が大きいとそこで配向乱れが生じ、画像品質を悪化させる場合がある。そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１１（Ｂ）に示すように段差をＳｉＯ２ 等の絶縁材料４０で埋め込んで平坦化処理してから使用される場合が多い。この平坦化処理はＬＳＩプロセスでは通常用いられている手法である。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１２７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、プロジェクタなどでは、その表示性能として明るさが非常に重要である。明るさを向上する方法としては、光源や光学系の効率が高いことが必要であると同時に、用いられる反射型の液晶表示装置では画素電極の反射率が高いことが基本的に重要である。そして、開口率もできるだけ高いことが重要である。ここで、反射型の液晶表示装置では画素電極の面積そのものが開口率を決定するので開口率を上げるには、単純に画素間幅Ｌ１を小さくすればよい。しかし、例えば０．３μｍの画素間幅で電極間を高歩留まりに加工するには、０．１５μｍ以下の微細加工技術が必要となる。ところが、基板の駆動回路の加工にはそこまで微細な加工技術は不要であり、画素加工のためだけにこのような高価な微細加工装置を導入することは大きなコストアップにつながってしまう。
【００１３】
また反射率に関しては、一般に画素電極１２としてはＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕなどのアルミニウム合金膜で作られているが、液晶中でのこの画素電極１２の反射率は８５〜８９％程度でかならずしも十分とはいえない。
画素電極１２の反射率を向上させるには、アルミニウム電極の上に誘電体多層膜による増反射膜を付与する方法がもっとも容易に思いつく方法である。しかし、この方法では、誘電体多層膜による電荷の蓄積による残像や焼き付きが生じたり、駆動電圧の上昇による信頼性低下などの問題が発生する。
【００１４】
また画素電極１２そのものをより反射率の高い銀合金に置き変える方法も考えられる。この場合には、アルミニウム合金とは異なってＬＳＩプロセスでの微細加工が難しくなる。そこで、この問題を解決する方法として特許第３４１０６６７号公報に開示されているようなメッキ法がある。
しかしメッキ法を行うには、種膜となる中間層が必要となって工程数が増加するのみならず、希望する組成の合金が必ずしもできない、といった問題がある。またメッキ法は従来のＬＳＩ工程と全く異なるため、技術的な難しさや製造設備が返って高くなるなどの問題もある。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、通常の画素間幅で形成された画素電極上に微細加工が行い易い薄い膜厚の補助画素電極を、その画素間幅を狭くした状態で形成することにより、開口率及び反射率を大幅に向上させることが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされ、且つ前記画素電極よりも薄くなされたアルミニウム含有金属よりなる補助画素電極を形成したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１７】
請求項２に係る発明は、アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされ、且つ前記画素電極よりも薄くなされた銀合金膜よりなる補助画素電極及び画素保護膜を順次積層して形成したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
請求項３に係る発明は、アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、前記画素電極同士の間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、表面全体に前記画素電極より薄くアルミニウム含有金属膜を形成する工程と、前記アルミニウム含有金属膜を、薄いマスクを用いてパターン化することにより前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされた補助画素電極を形成する工程と、前記補助画素電極の形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１９】
請求項４に係る発明は、アルミニウム含有金属よりなる画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、前記画素電極同士の間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、表面全体に前記画素電極より薄く銀合金膜及び保護膜を順次積層して形成する工程と、前記銀合金膜と保護膜とを、薄いマスクを用いてパターン化することにより前記画素電極上に、前記画素電極と相似形状で前記画素電極より隣接する画素同士の隙間幅が狭くなされた補助画素電極と画素保護膜とを形成する工程と、前記補助画素電極と画素保護膜とが形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、通常の画素間幅で形成された画素電極上に微細加工が行い易い薄い膜厚の補助画素電極を、その画素間幅を狭くした状態で形成することにより、開口率及び反射率を大幅に向上させることができる。
また補助画素電極の膜厚を非常に薄くすることにより、加工精度のそれ程高くない微細加工装置でもこの装置の限界の加工精度で微細加工を行うことができるので、超微細加工が可能な高価な最先端の微細加工装置を用いることなく、精度の高い微細加工を行うことができ、また設備コストも大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の画素電極の一部を拡大した拡大図、図２は本発明の液晶表示装置の画素電極と補助画素電極との配列状態を示す平面図、図３は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。尚、図８〜図１１に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に補助画素電極を積層した点を除き、図８〜図１１を参照して説明した従来の液晶表示装置と全く同様に構成されているので、その説明を省略し、ここでは画素電極１２上の補助画素電極形成について詳しく説明する。すなわち、本発明の液晶表示装置においては、図１及び図２に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ａ上に形成された方形状の画素電極１２同士の隙間２４（図１０参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全面が平坦化されている。そして、この平坦化された面上に、補助画素電極５０を所定の間隔で形成している。ここで、この補助画素電極５０は、上記画素電極１２上に、この画素電極１２より僅かに大きい相似形状で方形状になされており、しかも画素電極１２を完全に覆ってその画素間幅（隙間幅）Ｌ２は、上記画素電極１２の画素間幅（隙間幅）Ｌ１よりも小さくなされている。
【００２３】
ここで図２（Ａ）は画素電極１２の配列を示し、図２（Ｂ）は補助画素電極５０の配列を示しており、方形状の補助画素電極５０の４辺の画素間幅はＬ２となっている。図２では代表として４つの画素電極及び補助画素電極５０が示されている。本発明では、後述するように、微細加工装置の加工寸法の限界近くで加工を行うため、この補助画素電極５０の膜厚を非常に薄くして例えば１０〜５０ｎｍ程度に設定している。
上記補助画素電極５０は上記画素電極１２上に直に積層されるので、両者は電気的に接続され、結果的に全体が一体化されて画素電極としての機能を有すことになる。従って、図２（Ｂ）に示すように、画素電極間の隙間、実際には補助画素電極５０により形成される画素間幅Ｌ２が図２（Ａ）に示す従来装置の画素電極１２の画素間幅Ｌ１よりも非常に狭くなり、その分、開口率を向上させることができる。
【００２４】
この場合、画素電極１２と補助画素電極５０とは互いに同じ材料を用いている。例えば画素電極１２をアルミニウム、アルミニウム合金よりなるアルミニウム含有金属で形成し、補助画素電極５０も同じアルミニウム、アルミニウム合金よりなるアルミニウム含有金属で形成する。例えばここでは両者は、上記のように共にアルミニウム合金で形成されている。そして、この表面全体に、すなわち、画素電極１２と補助画素電極５０の全体を含む表面全体に配向膜３２（図１１（Ｂ）参照）が形成されることになる。
【００２５】
次に、図３を参照して上記した主要部分の製造方法について説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、従来方法と同様にして、画素電極１２間の隙間に絶縁材料４０を埋め込み、全面に亘って平坦化する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、上記平坦化された面の全体に亘って、例えばスパッタリング法により補助画素電極５０の材料、すなわちアルミニウム含有金属を所定の厚さで形成する。このアルミニウム含有金属の厚さは、ここでは例えば３０ｎｍとした。このアルミニウム含有金属としては、例えば画素電極１２と同じ材料であるアルミニウム合金を用いる。
【００２６】
次に、図３（Ｃ）に示すように、上記補助画素電極５０となるアルミニウム含有金属膜上にパターン化されたマスク６０を形成する。このマスク６０としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このマスク６０は、前述したように補助画素電極５０が、この下層の画素電極１２よりも僅かに大きな相似形状となるようにパターン化されている。またフォトレジストよりなるマスク６０の厚さＴ１を通常値の１／２〜１／４程度に薄くし、例えば０．１〜０．２μｍ程度に設定する。そして、その画素間幅Ｌ２を、この装置の加工限界の近傍の値である例えば０．３μｍ程度に設定する。このように、画素間幅Ｌ２を０．３μｍなどに狭くした場合には、歩留まりを考慮すると、加工精度が０．１５μｍ以下の高価な微細加工装置を用いなければならないが、上述のように厚い画素電極１２と薄い補助画素電極５０との２段階で加工を行うことにより、装置の加工精度の限界で使用しても補助画素電極５０を高い寸法精度で、且つ高い歩留まりで形成でき、従って、低コストで高開口率のデバイスを作ることができる。そして、エッチングを施して露出しているアルミニウム含有金属膜を除去し（図３（Ｄ））、更にマスク６０を取り除くことにより、図２（Ｅ）に示すようにパターン化された補助画素電極５０を完成させる。このようにして、高開口率の第１実施例の駆動基板を作成することができる。
【００２７】
このようにして作製した駆動基板と比較例として従来の駆動基板（図３（Ａ）に対応）とを、ＩＴＯ電極膜（対向電極）付きガラス基板を対向の透明基板として、それぞれの電極面に斜方蒸着法によりＳｉＯ２ の配向膜を形成し、スペーサを介して張り合わせ、液晶を注入して液晶表示装置を作製した。作製された液晶表示装置は図４に示す光学系の緑色チャンネルを用いて明るさを評価した。
【００２８】
その結果、従来の液晶表示装置に対し、この第１実施例の液晶表示装置では明るさを９％向上させることができた。一方、開口率を実測した結果、従来の駆動基板は９０％であったが、この第１実施例の基板は９５％であった。このように、この第１実施例では開口率を大幅に向上できることが確認できた。開口率の比較からは計算上の明るさ向上は５．５％なるはずであるが、実際はそれ以上の９％も向上させることができた。これは画素間隙による回折ロスも本実施例により減少したためであると考えられる。
補助画素電極５０の材料となるアルミニウム合金は、１０ｎｍ程度の厚みでも厚膜の６０％程度の反射率があり、５０ｎｍあれば厚膜とほぼ同等の反射率が得られる。本発明の第１実施例では、レジストマスク６０は通常のプロセスに対してかなり薄くしており、そのため厚い材料をエッチングする場合は不具合が生ずる可能性があるが、ここでは補助画素電極５０の材料となるアルミニウム合金膜の厚みを薄くして３０ｎｍに設定しているので、不都合は生じない。この場合、この膜厚の範囲は１０〜５０ｎｍが最適である。
【００２９】
＜評価光学系の説明＞
図４に評価に用いた光学系を示す。プロジェクタは赤色緑色青色の三原色光を発する光源（図示せず）と、表示デバイスを含む色分解合成系（光学系６０）と、プロジェクションレンズ、駆動回路等を有する。上記光学系６０は、何れも赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第１の偏光板６１と、緑色光を透過し、赤色光及び青色光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ６２と、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射された赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第２の偏光板６３と、を有している。
【００３０】
また、光学系６０は、赤色光を変調する赤色光用反射型液晶表示素子６４と、青色光を変調する青色光用反射型液晶表示素子６５と、第２の偏光板６３からの赤色光及び青色光の内、赤色光を透過して青色光を反射し、赤色用反射型液晶表示素子６４で変調された赤色光を反射し、青色用反射型液晶表示素子６５で変調された青色光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ６６と、を有している。
【００３１】
さらに、光学系６０は、緑色光を変調する緑色光用反射型液晶表示素子６８と、第１の偏光ビームスプリッタ６２を透過した緑色光を透過し、緑色光用反射型液晶表示素子６８で変調された緑色光を反射する第３の偏光ビームスプリッタ６７と、を有している。
さらにまた、光学系６０は、第２の偏光ビームスプリッタ６６からの赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第３の偏光板６９と、第３の偏光板６９からの赤色光及び青色光を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射された緑色光を反射する第４の偏光ビームスプリッタ７０と、第４の偏光ビームスプリッタ７０からの赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第４の偏光板７１と、を有している。
【００３２】
光学系６０に入射したＳ波の赤色光は、第１の変調板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３でＰ波に変換され、第２の偏光ビームスプリッタ６６を透過し、赤色光用変調素子６４で変調されＳ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、第３の偏光板６９でＰ波に変換され、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
光学系６０に入射したＳ波の緑色光は、第１の変調板６１でＰ波に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ６２及び第３の偏光ビームスプリッタ６７を透過し、赤色用液晶表示素子６８で変調されＳ波となり、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ７０で反射され、第４の偏光板７１でＰ波に変換される。
【００３３】
光学系６０に入射したＳ波の青色光は、第１の偏光板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３を透過し、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、青色光用液晶表示素子６５で変調されてＰ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６、第３の偏光板６９、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
第４の偏光板７１を透過した３原色の光はプロジェクションレンズを通してスクリーンに投影される。また、光源のランプはたとえば発光効率の高い超高圧水銀ランプが使用される。
【００３４】
反射型の光学系６０は、図４に示されるように偏光ビームスプリッタと色合成系が直列につながるため、光路長が長くなってＦ値の小さい光学系の設計がむずかしい。そのため、デバイス表面で発生する回折光のすべてを投射レンズに取り込むことができず、残りは捨ててしまう。これが回折ロスであるが、Ｆ値の大きい反射型の光学系ではそれが無視できない値となる。画素間幅を小さくすることは、開口率が大きくなるだけでなく、回折ロスも小さくできることから、実際の明るさ効果はより大きくできる。すなわち、周期構造の画素電極は回折格子のような性質があり、デューティ比が１：１に近いほど回折効率が高くなる。換言すれば、逆に画素電極と画素間幅の比率が大きくなるほど回折効率は落ちてくることになり、従って、画素間幅を小さくすることは、明るさに関して開口率を大きくする以上の効果を発揮できる。
このように、本発明の第１実施例によれば、最先端の加工装置を導入しなくとも開口率が高く回折ロスの少ない反射型の液晶表示装置を作製することができる。したがって、明るい液晶表示装置をローコストで提供できる。
【００３５】
＜第２実施例＞
次に、本発明装置の第２実施例について説明する。
上記第１実施例では、補助画素電極５０の材料として、アルミニウム含有金属を用いたが、この第２実施例では補助画素電極５０の材料として銀合金膜を用い、更にこの銀合金膜を保護するために画素保護膜を形成しており、その他の点は第１実施例と全く同じである。
【００３６】
図５は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の画素電極の一部を拡大した拡大図、図６は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。尚、図１〜図３に示した構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、この第２実施例では画素電極１２上に、これより少し大きく相似形状として形成される補助画素電極５０を形成する。この補助画素電極５０としては、第１実施例のアルミニウム含有金属膜に代えて銀合金膜が用いられる。そして、この銀合金膜よりなる補助画素電極５０上に、これと同一寸法及び形状の画素保護膜５１が形成され、銀合金膜を保護するようになっている。この画素保護膜５１としては例えばＳｉＯ２ 膜を用いることができる。
【００３７】
この第２実施例の液晶表示装置の製造工程は、図６に示されており、先の図３に示す第１実施例の工程と異なる点は、図６（Ｂ）に示すように、銀合金膜よりなる補助画素電極５０の薄膜上に、例えばシリコン酸化膜よりなる画素保護膜５１の薄膜を積層する点であり、後の図６（Ｃ）〜図６（Ｅ）に示す各工程は図３（Ｃ）〜図３（Ｆ）に示す各工程とそれぞれ同じである。ここでも補助画素電極５０の厚さ及び画素保護膜５１の厚さを非常に薄くする点は、第１実施例の場合と同じであり、例えば補助画素電極５０の厚さは４０ｎｍ程度に設定し、画素保護膜５１の厚さは１０ｎｍ程度に設定する。
【００３８】
この本発明の第２実施例によれば、下地の画素電極１２は従来のアルミニウム合金で良く、追加する銀合金膜よりなる補助画素電極５０は２０〜６０ｎｍの厚さでよい。加工する材料の膜厚が薄いためレジストマスク６０の厚みＴ１も薄くすることができる。そのため、加工装置の加工精度の限界近傍の精度でも高い歩留まりが維持できる。この銀合金膜の成膜は通常のスパッタリング法が可能である。また銀合金膜の膜厚が薄いことから、特殊なガスを用いなくともエッチングができる。そして追加した画素保護膜５１を光劣化防止膜としてだけでなく加工時の保護膜として機能させることによりアッシングによるレジスト除去も可能である。そのため、従来困難であったフォトリソ法で微細化工ができるようになる。従って、平坦化した駆動基板にフォトリソ工程を追加するだけで銀合金膜よりなる補助画素電極５１を形成でき、この結果、高反射率化が達成できる。また開口率に関しては、画素間幅が狭く成った分だけ第１実施例の場合と同様に向上させることができる。
【００３９】
この第２実施例の液晶表示装置について、図４に示す光学系の緑色チャンネルを用いて明るさを評価した。その結果、従来の液晶表示装置に対し、この第２実施例の液晶表示装置では、明るさを１７％向上させることができた。一方、開口率を実測した結果、従来の駆動基板は９０％であったが、この第２実施例の駆動基板は９５％であった。従って、開口率の増加率としては約５．５５％となる。
図７はアルミニウム合金の画素電極上に銀合金膜よりなる補助画素電極及びシリコン酸化膜よりなる画素保護膜を形成した時の反射率を示すグラフである。ここで銀合金膜の厚さを０〜１００ｎｍの範囲で適宜変更している。このグラフによれば、緑色波長の光に対して、補助画素電極を設けない場合（０ｎｍ）と比較して、補助画素電極を設けた場合には、反射率は４〜７％程度向上できることが確認できた。
従って、計算上の明るさは約１３％程度上がるはずであるが、実際にはそれ以上向上させることができた。これは画素間隙による回折ロスも本発明の構成により減少したためであると考えられる。
【００４０】
この第２実施例においても、レジストマスク６０は通常のプロセスに対してかなり薄くなされているので、厚い材料をエッチングする場合に不具合が生ずる可能性がある。しかし、図７に示すように銀合金膜（補助画素電極）はアルミニウム合金膜（画素電極）上に積層すると、薄くても従来のアルミニウム合金だけの画素電極以上の反射率が得られ、単膜でも２０ｎｍ程度の厚みで厚膜の６０％程度の反射率があり、厚みが６０ｎｍあれば厚膜とほぼ同等の反射率が得られる。従って、補助画素電極となる銀合金膜の厚みは２０〜６０ｎｍが最も適切な厚みと考えられる。
このように、この第２実施例によれば、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。また、銀合金膜よりなる補助画素電極や画素保護膜を形成するに際しても、特別な設備を導入する必要もなく、画素電極の高反射率化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の画素電極の一部を拡大した拡大図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の画素電極と補助画素電極との配列状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図４】液晶表示装置を評価するための光学系を示す構成図である。
【図５】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の画素電極の一部を拡大した状態を示す拡大図である。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図７】アルミニウム合金の画素電極上に銀合金膜よりなる補助画素電極及びシリコン酸化膜よりなる画素保護膜を形成した時の反射率を示すグラフである。
【図８】液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図である。
【図９】１つの画素を示す等価回路図である。
【図１０】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１１】従来の液晶表示装置の画素電極の一部示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、２２…半導体基板、３２…配向膜、３４…透明基板、５０…補助画素電極、５１…画素保護膜、Ｌ１，Ｌ２…画素間幅、ＬＣ…液晶。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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